我們腳下的地球、夜空中的木星，甚至整個(gè)太陽系，最初都可能是由一堆“太空鵝卵石”慢慢“拼”出來的？

最近，一項(xiàng)發(fā)表在英國皇家天文學(xué)會(huì)2025年國家天文學(xué)會(huì)議上的研究，讓我們離解開“行星如何誕生”的謎題又近了一步——科學(xué)家用英國e-MERLIN射電望遠(yuǎn)鏡陣列，在距離地球約450光年的兩顆年輕恒星（DGTau和HLTau）周圍，首次直接觀測到了“厘米級(jí)行星卵石”！這些“小石子”，正是行星形成的關(guān)鍵“積木”。

藏在星塵里的“行星胚胎”

故事要從“原行星盤”說起。當(dāng)一顆年輕恒星誕生時(shí)，周圍會(huì)包裹著一圈由氣體和塵埃組成的圓盤，這就是行星誕生的“孵化場”——原行星盤。過去，天文學(xué)家通過光學(xué)、紅外望遠(yuǎn)鏡和ALMA（阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列），已經(jīng)能看到盤中的氣體和微米級(jí)塵埃（比如細(xì)沙），也發(fā)現(xiàn)了近2000顆成熟行星，但中間的“成長過程”一直像被迷霧籠罩。

“就像做蛋糕，我們知道需要面粉（塵埃）和烤箱（原行星盤），但面粉如何變成面團(tuán)（卵石）、面團(tuán)如何烤成蛋糕（行星），中間的步驟卻看不清。”參與研究的曼徹斯特大學(xué)AnitaRichards博士打了個(gè)比方。

而這次的突破，正是找到了這團(tuán)“迷霧”中的關(guān)鍵一環(huán)——厘米級(jí)卵石。

研究團(tuán)隊(duì)利用e-MERLIN的高分辨率和靈敏度（它由英國7臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡通過光纖聯(lián)網(wǎng)，覆蓋217公里范圍），在DGTau和HLTau的原行星盤中，探測到了這些“小石子”的蹤跡。更驚喜的是，它們的分布范圍竟延伸到了類似海王星軌道的距離（約45億公里）！

“這些卵石的總量，可能足夠形成比太陽系更龐大的行星系統(tǒng)。”SKA天文臺(tái)的KatieHesterly博士解釋道，“就像45億年前木星誕生時(shí)那樣，這些卵石會(huì)慢慢聚集，最終‘滾’成行星。”

為什么是“厘米級(jí)”？

這里有個(gè)關(guān)鍵的科學(xué)細(xì)節(jié)：不同大小的物質(zhì)，會(huì)在不同波長的電磁波下“顯形”。比如，微米級(jí)塵埃在紅外或亞毫米波下更明顯，而厘米級(jí)卵石的最佳“曝光波長”恰好是幾厘米——這正是e-MERLIN的“專長”。

“當(dāng)塵埃顆粒互相碰撞、粘合成厘米級(jí)卵石時(shí)，它們的表面積會(huì)大幅減少，用傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡更難觀測。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、卡迪夫大學(xué)JaneGreaves教授說，“但e-MERLIN能精準(zhǔn)捕捉到這些‘小石子’發(fā)出的射電信號(hào)，讓我們看清行星形成的‘中間階段’。”

這項(xiàng)名為PEBBLeS（行星地球構(gòu)建塊——e-MERLIN遺產(chǎn)巡天）的研究，不僅填補(bǔ)了行星形成理論的空白，還為未來更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡“鋪路”。比如，2031年將投入科學(xué)驗(yàn)證的SKA（平方公里陣列望遠(yuǎn)鏡），靈敏度和規(guī)模遠(yuǎn)超現(xiàn)有設(shè)備，有望一次性觀測數(shù)百個(gè)行星系統(tǒng)，徹底揭開“行星如何誕生”的全貌。

“e-MERLIN讓我們看到了可能性，而SKA會(huì)帶我們走得更遠(yuǎn)。”Hesterly博士說。

從“小石子”到太陽系：我們的過去，它們的現(xiàn)在

想想看，45億年前的太陽系，可能也經(jīng)歷過這樣的場景——年輕的太陽周圍，無數(shù)厘米級(jí)卵石在原行星盤中“漂流”，碰撞、聚集，最終形成了水星、金星、地球，還有氣態(tài)巨行星木星、土星……

而今天，科學(xué)家在450光年外的DGTau和HLTau周圍，看到的正是我們太陽系的“過去”。這些“行星積木”的發(fā)現(xiàn)，不僅是對理論的驗(yàn)證，更讓我們對“地球從何而來”有了更具體的想象。

下次仰望星空時(shí)，不妨想想那些遙遠(yuǎn)的“星塵劇場”——或許在某個(gè)年輕恒星的原行星盤里，正有新的行星，在“太空鵝卵石”的碰撞中悄然誕生。

你對“行星如何形成”還有哪些好奇？

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